| 西班牙大停電追問：氣候“烤”驗(yàn)下，能源轉(zhuǎn)型忽略了什么？ | |||
| 2025/5/18 9:20:53 頭條 | |||
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4月底，西班牙突發(fā)了一場(chǎng)伊比利亞半島歷史上最大規(guī)模的停電，由此引發(fā)人們對(duì)氣候變暖趨勢(shì)下能源轉(zhuǎn)型的深層思考：在氣候“沸騰時(shí)代”，人類電力系統(tǒng)正在向更清潔的新能源轉(zhuǎn)換。但是，極端天氣同樣會(huì)給新能源的供應(yīng)帶來諸多不確定因素。從現(xiàn)在起，我們就該為應(yīng)對(duì)這些“烤”驗(yàn)，思考更多、更全面的對(duì)策。 極端天氣頻頻觸動(dòng)電力安全邊界 4月28日，西班牙的電力系統(tǒng)突然出現(xiàn)大規(guī)模負(fù)荷流失，電網(wǎng)頻率跌至47.5赫茲，由此觸發(fā)電網(wǎng)自動(dòng)保護(hù)機(jī)制。隨后，伊比利亞半島電網(wǎng)與歐洲大陸主網(wǎng)解列。緊接著，西班牙、葡萄牙超5000萬民眾突然陷入罕見的斷電危機(jī)，交通中斷、通信受阻、醫(yī)療系統(tǒng)崩潰，一系列連鎖反應(yīng)導(dǎo)致直接經(jīng)濟(jì)損失超200億歐元。  4月28日，在西班牙巴塞羅那，一家小超市點(diǎn)著蠟燭營(yíng)業(yè)。 葡萄牙電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商曾提及事故可能與西班牙近期的極端氣溫變化有關(guān)，這透露出現(xiàn)代社會(huì)的能源系統(tǒng)可能正面臨一些前所未遇的危機(jī)。 首先，高溫?zé)崂嗽跇O端天氣事件中頻率頗高，由此帶來的用電需求激增，往往會(huì)打破電力的供需平衡，給電網(wǎng)帶來嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。 從用戶側(cè)來看，極端高溫使居民制冷、工業(yè)降溫的用電需求呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。根據(jù)美國能源信息署2018年研究，當(dāng)氣溫超過30℃后，每升溫1℃可使電力需求升高4%—6%。例如，2022年8月2日，上海在40℃高溫紅色預(yù)警下，電網(wǎng)最高負(fù)荷突破4000萬千瓦，空調(diào)負(fù)荷占比達(dá)40%以上，單日用電量突破歷史極值。 從電能供應(yīng)側(cè)來看，極端高溫天氣會(huì)對(duì)部分可再生能源的生產(chǎn)造成影響。例如，太陽能電池板表面溫度每升高1℃，發(fā)電效率下降0.4%—0.5%。在45℃高溫下，光伏系統(tǒng)實(shí)際出力可能比標(biāo)稱值低20%。又如，高溫?zé)崂耸录殡S“極熱無風(fēng)”，這種天氣條件會(huì)導(dǎo)致風(fēng)電機(jī)組的發(fā)電能力大幅下降，甚至接近零發(fā)電，這會(huì)嚴(yán)重限制風(fēng)電在高溫用電中的調(diào)峰能力。 極端高溫往往還會(huì)使電力設(shè)備穩(wěn)定性面臨極大壓力。變壓器是電力輸送中的重要部件，每升溫6℃，油浸式變壓器中的絕緣紙老化速度就會(huì)翻倍。當(dāng)變壓器油溫超過80℃，就將觸發(fā)保護(hù)性停機(jī)。2019年，印度孟買大停電事故調(diào)查報(bào)告顯示，當(dāng)?shù)囟嗯_(tái)變壓器因長(zhǎng)期在45℃高溫下運(yùn)行（油溫達(dá)83℃），導(dǎo)致絕緣失效引發(fā)短路。 熱脹冷縮是不可避免的物理規(guī)律，作為能源輸送的“血管”，輸電線路的導(dǎo)線也會(huì)在高溫下膨脹——溫度每升高10℃，典型檔距下（200—400米）線路垂度將增加3%—5%。當(dāng)極端高溫來臨，輸電線可能因垂度過大而觸碰到原本接觸不到的植被，從而引發(fā)火災(zāi)。2018年，美國加州大停電的起因正是輸電線路因高溫下垂而引燃樹木。 更值得注意的是，持續(xù)高溫干旱形成的“火險(xiǎn)三角”會(huì)讓電力系統(tǒng)陷入兩難。高溫干旱會(huì)顯著提升植被干燥度，使火災(zāi)季時(shí)間延長(zhǎng)，大幅增加野火發(fā)生概率和過火面積。這又將導(dǎo)致輸電線路的污閃跳閘、設(shè)備損毀等事故，顯著降低其輸電能力。 2018年，美國加州坎普山火就曾造成150余座輸電塔燒毀。2020年澳大利亞山火則導(dǎo)致3.2萬千米配電線路受損。2025年美國洛杉磯山火期間，部分區(qū)域因線路損壞和持續(xù)風(fēng)災(zāi)反復(fù)斷電。為避免野火引發(fā)的設(shè)備停運(yùn)和損毀，電力公司被迫主動(dòng)停電，致使數(shù)萬用戶受到停電影響，最長(zhǎng)恢復(fù)時(shí)間達(dá)120小時(shí)。 構(gòu)建更堅(jiān)韌“自愈型”能源互聯(lián)網(wǎng) 2023年7月，聯(lián)合國秘書長(zhǎng)安東尼奧·古特雷斯表示：“全球變暖時(shí)代已經(jīng)結(jié)束，全球沸騰時(shí)代到來。”這對(duì)全球氣候變暖發(fā)出了新的警告。2024年，全球平均地表溫度比1850—1900年平均值高出1.55℃（不確定性為±0.13℃），成為有氣象記錄以來最熱的一年。 根據(jù)聯(lián)合國防災(zāi)減災(zāi)署發(fā)布的《災(zāi)害造成的人類損失2000—2019》報(bào)告，在2000—2019年的20年間，全球極端高溫事件相比于1980—1999年增加了232%，洪澇災(zāi)害增加了134%，風(fēng)暴增加了97%。  4月28日，在西班牙馬德里，人們因停電地鐵停運(yùn)在地鐵站外等候。 我們正處于一個(gè)溫度升高、極端天氣事件頻發(fā)的“沸騰時(shí)代”。除了高溫?zé)崂耍瑯O端大風(fēng)、雨雪冰凍等各種極端天氣都會(huì)讓能源系統(tǒng)面臨更多風(fēng)險(xiǎn)，維護(hù)其安全穩(wěn)定運(yùn)行的任務(wù)比以往更加艱巨。例如，2012年10月登陸美國的颶風(fēng)桑迪帶來的強(qiáng)風(fēng)，導(dǎo)致紐約、新澤西等地區(qū)大量線路斷線倒塌、變電站受損，造成約850萬用戶停電，部分地區(qū)停電時(shí)間長(zhǎng)達(dá)數(shù)周，而電網(wǎng)修復(fù)費(fèi)用高達(dá)數(shù)十億美元。 在這場(chǎng)與極端天氣事件的賽跑中，如何將危機(jī)轉(zhuǎn)化為革新動(dòng)力？目前，各國都在積極構(gòu)建技術(shù)革新、系統(tǒng)重構(gòu)與社會(huì)協(xié)同的三維防御體系，以保障極端天氣下的電力供應(yīng)。 例如，通過設(shè)備升級(jí)與智能調(diào)控，利用新材料、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，提升電力設(shè)備耐高溫性能、強(qiáng)化風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控與預(yù)警、優(yōu)化電網(wǎng)運(yùn)行方式，構(gòu)建堅(jiān)強(qiáng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，從而提升電力系統(tǒng)安全裕度。又如，通過電力電子技術(shù)與智能控制系統(tǒng)的深度融合，發(fā)展柔性電網(wǎng)與多源儲(chǔ)能，以平抑負(fù)荷波動(dòng)，從而應(yīng)對(duì)負(fù)荷激增和極端天氣等多重挑戰(zhàn)。此外，通過地區(qū)間跨時(shí)空的協(xié)同管理，如北歐水電與南歐光伏通過歐洲電網(wǎng)的跨區(qū)互補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)用電負(fù)荷的轉(zhuǎn)移，并通過發(fā)展智慧微電網(wǎng)保障區(qū)域供電穩(wěn)定。 當(dāng)更富韌性的“自愈型”能源互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建成型，人類社會(huì)的重要“生命線”終可適應(yīng)氣候沸騰時(shí)代，推動(dòng)人類文明繼續(xù)前行。 ?。ú虧闪譃樵颇洗髮W(xué)地球科學(xué)學(xué)院博士后，魏科為中國科學(xué)院大氣物理研究所研究員） 原標(biāo)題：《西班牙大停電追問：氣候“烤”驗(yàn)下，能源轉(zhuǎn)型忽略了什么？》 欄目主編：許琦敏 文字編輯：劉琦 本文作者：蔡澤林魏科 題圖來源：新華社 圖片來源：新華社
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